基因突变是什么引起的:分内源、外源两类诱因
基因突变是什么引起的,主要分为细胞自身内部因素与外界环境诱发因素两大类,内源因素多发生在细胞DNA复制阶段,属于细胞自然出错,外源因素是外界物质或能量损伤DNA,两类诱因都可能改变基因碱基序列;该结论适用普通体细胞与生殖细胞,生殖细胞突变可遗传给后代,皮肤、肝脏这类体细胞突变仅局限在单个个体,不会传递给下一代,体细胞突变多数不会发病,累积到一定数量后提升病变概率。
基因突变的内源诱因
DNA复制过程是内源突变最主要来源,细胞分裂时DNA双链解开,DNA聚合酶负责匹配碱基,这个过程会出现少量碱基配对错误,正常细胞自带修复系统,大部分错配碱基会被修正,剩下未修复的碱基错误就固定为基因突变。人体每一次细胞分裂都会产生少量这类自发突变,细胞分裂越频繁,自发突变积累的数量越多,造血细胞、肠道上皮细胞分裂活跃,自发突变概率相对更高。
基因重组也会带来内源突变,减数分裂时同源染色体发生片段交换,交换位置出现错位,会造成基因片段增加、缺失或者位置调换,这类突变只会出现在生殖细胞内。部分细胞内代谢产生的活性氧,能够氧化破坏DNA碱基结构,干扰碱基正常配对,属于细胞代谢附带产生的内源损伤。
自发突变,概率低,但持续存在。
基因突变的外源诱因
物理诱变因素依靠能量破坏DNA结构,电离辐射比如X射线、伽马射线,可以直接打断DNA双链,紫外线主要作用于皮肤细胞,让相邻碱基形成二聚体,阻碍DNA复制,日常短时间日晒造成的损伤大多能被修复,长期高强度紫外线暴露会大幅提升突变留存概率。
化学诱变物质会直接结合DNA碱基,替换原有碱基或者插入DNA链中间,常见物质包含亚硝酸盐、黄曲霉素、部分烷化剂,黄曲霉素由霉变谷物产生,可诱导肝脏细胞基因改变,世界卫生组织国际癌症研究机构将黄曲霉素列为1类致癌物。部分化疗药物也属于化学诱变剂,使用时会无差别损伤快速分裂细胞的DNA。
生物诱变因素以病毒为主,病毒进入宿主细胞后,会把自身基因嵌入宿主DNA链,打乱原有基因序列,人乳头瘤病毒、乙肝病毒都具备这种能力,病毒整合进基因组后,会持续干扰细胞正常的基因调控,逐步诱发细胞突变。
不同诱因突变对比
| 诱因类型 | 突变发生位置 | 可遗传性 | 突变发生速度 |
|---|---|---|---|
| 内源自发突变 | 全身分裂细胞 | 仅生殖细胞可遗传 | 缓慢持续累积 |
| 物理诱变 | 受辐射照射细胞 | 照射生殖细胞才可遗传 | 短期大量产生 |
| 化学诱变 | 接触毒物的组织细胞 | 接触生殖细胞才可遗传 | 中等速度 |
| 生物诱变 | 被病毒感染细胞 | 一般不可遗传 | 随病毒复制逐步出现 |
单一诱因触发基因突变,不一定会造成疾病,人体DNA修复系统可以清除大部分损伤,当DNA修复功能减弱,同时多个关键基因接连发生突变,细胞生长调控机制才会出现异常。先天性基因缺陷人群的DNA修复能力偏弱,同等外界刺激下,出现基因突变的概率高于普通人群。
单一短暂接触诱变物质,大多不会形成稳定基因突变,只有DNA损伤躲过细胞修复机制,并且随细胞分裂传递给子代细胞,这个变化才能固定为基因突变。日常接触低剂量诱变物质,带来突变风险较低,长期反复暴露会持续消耗DNA修复能力,提升突变留存的可能性。
